Телоциты (Тц) — это новый уникальный тип клетокс небольшим телом и чрезвычайно длинными и тонкими отростками (телоподиями (Тп)), кардинально отличающими их от всех других видов интерстициальных клеток. Тц описаны с помощью методов электронной микроскопии (ЭМ) и иммуноцитохимии в различных паренхиматозных и полых органах млекопитающих и человека [1]. В настоящее время Тц обнаружены во всех оболочкахсердца. Ряд авторов называют Тц «связующие клетки» или «трофоциты», учитывая их значение для сердечных прогениторных/стволовых клеток [2, 3].

Целью представленного обзора литературы является обобщение последних исследований об ультраструктурных, иммуногистохимических и функциональных особенностях Тц, их роли в здоровом сердце и при сердечно-сосудистой патологии.

Развитие телоцитов в сердце.Все больше накапливается данных, свидетельствующих о том, что строма органов, кроме механической поддержки паренхимы, способна выполнять много функций, внося свой активный вклад в формирование тканевых структур во время их развития [4—6]. Известно, что процесс эмбриогенеза сердца млекопитающих происходит при участии различных типов клеток со специализированными функциями. Мезодермальные клетки-предшественники дают начало предсердным и желудочковым кардиомиоцитам (КМЦ). Их образование связано с существованием близкородственных клонов мультипотентных клеток-предшественников в зачатке сердца ранних эмбрионов [7, 8]. Недавние исследования показали существование мультипотентных эпикардиальных клеток-предшественников (ЭКП), способствующих формированию стромальных компонентов миокарда, а также кровеносных сосудов, эндокарда и клапанов сердца [9—14]. Получено достаточно доказательств того, что ЭКП являются источником большинства клеток субэпикардиального пространства, дающих после миграции в развивающийся миокард начало сосудистому эндотелию, гладким мышечным клеткам, адвентициальным и интерстициальным фибробластам [9, 10].

Существует предположение, что Тц вполне могут быть субпопуляцией ЭКП. L. Popescu и соавт.[1, 3, 15, 16] показали, что Тц происходят из предшественников c-kit/CD34, vimentin+, со временем приобретая свойства CD34⁺-клеток. Vimentin+ Тц сохраняются в миокарде млекопитающих и в постнатальном периоде. Это не противоречит предыдущим наблюдениям, сообщившим, что Тц находятся как в интерстиции миокарда [1, 16, 17], так и в нишах в тесной взаимосвязи с сердечными стволовыми клетками [3]. В данных участках небольшое количество Тц имеет на поверхности молекулы CD34 [16, 17], которые также экспрессируются клетками эндотелиальной линии [18]. Следует отметить, что при иммуногистохимическом (ИГХ) исследовании эмбрионального миокарда четких различий между Тц и эндотелиальными клетками получено не было. Основываясь на общем мезенхимальном происхождении, нельзя исключить, что стромальные клетки-предшественники при участии Тц выполняют двойную роль: клеток, поддерживающих кардиомиогенез и эндотелиальных клеток-предшественников, способных в конечном итоге дифференцироваться в микроваскулярную структуру взрослого миокарда [19]. Таким образом, вышеописанные данные расширяют знания о механизмах, лежащих в основе миокардиального развития, и позволяют размышлять о предполагаемой роли Тц в этом процессе. Полученные сведения о значении Тц в эмбриогенезе сердца могут изменить представления о сердечной регенерации в связи с предполагаемым сохранением в постнатальном периоде механизмов внутриутробного развития сердца в виде активации «дремлющих» миокардиальных клеток-предшественников.

Строение и функции телоцитов. Анализ данных литературы, касающихся изучения Тц с помощью разнообразных методик, показал, что Тц — это маленькая клетка овальной формы, содержащая ядро, окруженное небольшим количеством цитоплазмы, с чрезвычайно длинными, тонкими, иногда ветвящимися отростками, нередко образующими трехмерную сеть (см. рисунок). Средний размер тела Тц составляет 9,39±3,26 мкм (min=6,31 мкм; max=16,42 мкм). Ядро занимает около 25% клеточного объема и содержит кластеры гетерохроматина, прикрепленного к ядерной оболочке. В околоядерной цитоплазме Тц может обнаруживаться значительное число митохондрий, небольшой комплекс Гольджи, элементы гранулярного и агранулярного эндоплазматического ретикулума и цитоскелета (актиновые и промежуточные филаменты). Периферия клетки представлена обычной плазмалеммой с отсутствием (или наличием тонкой и прерывистой) базальной мембраны и многочисленными кавеолами (около 2—3% объема цитоплазмы; ~0,5 кавеолы в 1 мкм от длины клеточной мембраны). Форма Тц зависит от количества отростков: грушевидная с одним отростком, веретеновидная при наличии двух отростков, треугольная при трех, звездообразная (см. рисунок). Можно предположить, что форма Тц в пространстве будет представлять многогранник с разным количеством вершин в зависимости от числа Тп [2, 20—27].

По данным разных исследователей, основным признаком, позволяющим идентифицировать Тц при ЭМ, является особенная структура их Тп:

1. Количество: 1—5, чаще только 2—3 отростка наблюдается на одном срезе. Это зависит от места и угла среза, так как их трехмерная изогнутость в пространстве затрудняет наблюдение за ними по всей длине даже на очень тонких срезах.

2. Толщина: неодинаковый диаметр, обычно меньше 0,2 мкм при измерении с помощью световой микроскопии (СМ), при ЭМ соответствовала 0,10±0,05 мкм (min=0,03 мкм; max=0,24 мкм) [27, 28].

3. Длина: от десятка до сотни мкм, измеренная с помощью ЭМ (при подходящем расположении в клеточных культурах, можно увидеть и всю длину) [27, 28].

4. Строение: подомер — тонкий, фибриллярный сегмент Тп (средний диаметр ~75—80 нм) и подом — многочисленные расширения по всей длине отростка (средний размер 250—300 нм). В подомах обнаружены Ca²-аккумулирующие везикулы, митохондрии, элементы эндоплазматического ретикулума и кавеолы.

5. Внешний вид: чередование подомеров с подомами (см. рисунок).

6. Ветвление с дихотомическим рисунком.

7. Организация в сеть, образующую систему трехмерных лабиринтов, соединенных через щелевые контакты [1, 29].

Тп — специфическая черта Тц, отличающая их от других клеток: нейронов, антигенпрезентирующих дендритных клеток, фибробластов и миофибробластов. Во всех отростках ранее упомянутых клеток, кроме Тп, на выходе из клетки отмечаются утолщения с постепенным истончением к концу отростка. Интересен факт, что Тп — это самые длинные клеточные отростки клеток млекопитающих, за исключением аксонов некоторых типов нейронов [19].

В настоящее время среди исследователей нет однозначного мнения в вопросе идентификации Тц в тканях. Одни авторы предлагают следовать алгоритму поиска Тц, включая их расположение в интерстиции, сродство к суправитальному окрашиванию метиленовым синим и кристаллическим фиолетовым, ультраструктурные особенности отростков Тц — Тп [30, 31]. В других работах показано, что Тц положительно реагируют при ИГХ на специфические маркеры, такие как с-Kit/CD117, vimentin, CD34 и VEGF, однако положительная экспрессия данных маркеров в Тц варьирует в зависимости от различных органов и тканей [32—36]. Следовательно, ни один метод не позволяет однозначно идентифицировать Тц. Данный факт можно объяснить возможной регионспецифической ролью различных подтипов Тц, которые адаптируют морфологию и фенотип к активности и функции конкретной ткани [33]. Тем не менее считается, что двойная положительная маркировка CD34/PDGFR-β и CD34/vimentin вполне подходит для определения Тц [37, 38]. Таким образом, ИГХ-окрашивание, особенно двойное, остается важным инструментом визуализации Тц.

На разных этапах изучения Тц установление их роли являлось предметом дискуссий. В настоящее время функции Тц окончательно не уточнены. Учитывая уникальную способность Тц образовывать трехмерную сеть посредством контактов Тп между собой, а также их расположение между клетками-мишенями, капиллярами и нервными окончаниями, многие исследователи считают, что основная функция Тц заключается в реализации межклеточных коммуникаций. Выявлено наличие нескольких видов контактов Тц между собой. Чаще всего это взаимодействие происходит на уровне Тп, но могут наблюдаться также межклеточные взаимосвязи типа Тп—тело телоцита. С помощью ЭМ установлено существование между Тц плотных соединений и наноконтактов. Пространство между плазмолеммой двух Тц составляет 10—30 нм, что фактически указывает на молекулярные связи между ними [39]. Недавно получены данные о паракринных механизмах взаимодействия Тц с окружением посредством контактно-зависимой секреции малых сигнальных молекул и выделения микровезикул, играющих уникальную роль в горизонтальном переносе важных регуляторных факторов (белки или РНК, в том числе микроРНК) соседним клеткам [40, 41]. В непосредственной близости от сердечных Тц с помощью ЭМ идентифицированы три типа внеклеточных везикул, включая экзосомы (45±8 нм в диаметре), эктосомы (128±28 нм в диаметре) и мультивезикулярные тельца (1±0,4 мкм в диаметре) [37, 40]. Выявлено, что механизм продукции внеклеточных пузырьков, межклеточных переносчиков биологических сигналов, может способствовать быстрому фенотипическому изменению клеток [42].

По мнению ряда исследований, Тц функционируют как механическая опора — прочная и устойчивая к деформации трехмерная сеть, возможно, регулирующая просвет кровеносных сосудов или реологические свойства крови [31, 37].

Таким образом, появляется все больше доказательств, что Тц участвуют в тканевом гомеостазе. Кроме того, благодаря их тесному взаимодействию со стволовыми клетками и/или клетками-предшественниками в различных тканях Тц, вероятно, причастны к тканевой репарации/регенерации, а также могут выступать в качестве потенциальных стимуляторов ангиогенеза [19, 43, 44].

Роль телоцитов в сердце.Известно, что немышечные клетки сердца могут оказывать значимое воздействие на сердечную структуру и функцию. В настоящее время Тц идентифицированы в эндокарде, миокарде, эпикарде, клапанах сердца и сосудах [15, 19, 22, 23, 39, 44—46]. В последнее время появляется все больше доказательств того, что Тц распределены в сердце неравномерно [15]. Количество Тц и Тп обнаружено больше в предсердиях, чем в желудочках [16, 17, 47]. Кроме того, плотность Тц, локализованных субэпикардиально, значительно выше, чем в эндокарде. J. Liu и соавт. [45] отмечают, что Тц в нормальном миокарде образуют сеть, располагаясь в продольном и поперечном направлении. Тц в левом желудочке обнаруживаются как субэпикардиально в виде скоплений в рыхлой соединительной ткани, так и интрамиокардиально в виде сетевидных структур. С помощью лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (СКМ) исследователи выявили в субэпикардиальном слое рыхлой соединительной ткани кластеры округлых клеток c-kit+ (похожих на Тц), подобные нишам сердечных стволовых клеток [15]. Такой характер распределения Тц субэпикардиально наблюдали также и с помощью ЭМ [2, 3, 48]. СКМ с ИГХ показала, что в среднем слое миокарда интерстициальные клетки c-kit+ обвивали своими длинными отростками (Тп) КМЦ, образуя интерстициальные сети. Эти результаты также согласуются с многочисленными данными, полученными при ЭМ [15, 41].

На сегодняшний день однозначная роль Тц в сердце до конца неясна. Однако, основываясь на ряде публикаций, касающихся сердечных Тц, можно выделить несколько их функциональных возможностей [2, 17, 16, 20, 21, 47—51]. Существует мнение, что Тц и их Тп участвуют в межклеточной сигнализации, располагаясь на близком расстоянии от КМЦ, кровеносных капилляров и нервных окончаний. К тому же Тп образуют трехмерную сеть, играющую уникальную роль в передаче важных макромолекул (белков, вторичных посредников или микроРНК) между соседними клетками, необходимую для быстрого физиологического и фенотипического изменения клеток миокарда. М. Gherghiceanu и L. Popescu [39] сообщили, что Тц образуют «атипичные» контакты практически со всеми типами клеток в сердце человека. Tц имеют прямые наноконтакты со шванновскими клетками, эндотелиальными клетками и перицитами, макрофагами, тучными клетками, фибробластами, стволовыми клетками, клетками-предшественниками и КМЦ. Тц благодаря их чрезвычайно длинным Тп способны формировать особые точечные соединения, связывающие их с внеклеточным матриксом (ВМ) миокарда и предположительно функционирующие как механорецепторы [39]. Известно, что сердечные Тц не обладают всеми возможностями пейсмекерных клеток, но они могут влиять на скорость и ритмичность генерации импульса в миокарде. Кроме того, Тц играют ключевую роль в сердечной регенерации и, вероятно, в сердечной репарации [2, 42, 48]. Данную гипотезу подтверждают факты, продемонстрировавшие наличие Тц в субэпикардиальных структурах миокарда взрослых грызунов и человека. По наблюдению авторов, Тц с помощью Тп находятся в тесном контакте с кардиомиобластами, возможно, «обеспечивая» необходимым кардиальные предшественники и тем самым внося значительный вклад в сердечное обновление и восстановление при патологии [2, 3, 44, 52, 53].

Недавно опубликованы результаты нескольких исследований, целью которых было выяснение значения Тц в ремоделировании ВМ сердца. Известно, что процесс ремоделирования миокарда определяется экспрессией генов, приводящей к молекулярным, клеточным и интерстициальным изменениям, а также клинически — изменением размера, формы и функции сердца [54]. В соответствии с этим реорганизация ВМ является важным компонентом ремоделирования миокарда.

В последние годы проведены исследования по изучению ВМ при различных заболеваниях сердца, доказана роль матриксных металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов, а также различных регуляторных факторов в развитии фиброза. V. Polyakova и соавт. [55—57] показали, что число Тц/Тп положительно коррелирует с содержанием денатурированного коллагена, отложением нефибриллярного белка и со степенью выраженности острого или хронического воспаления миокарда. С другой стороны, интерстициальный фиброз и рост количества фибриллярного коллагена приводят к гибели Тц путем апоптоза, а также к уменьшению и сокращению Тп у оставшихся Тц. Эти авторы отмечают, что Тц практически отсутствуют в областях значительного фиброза миокарда. Таким образом, Тц/Тп являются очень гибкими клеточными структурами, тонко реагирующими на любые количественные и качественные изменения в составе ВМ.

В последние годы активно обсуждается роль Тц в процессах структурной реорганизации сердца после инфаркта миокарда (ИМ). В работе B. Zhao и соавт. [58] показано значительное уменьшение количества Тц до практически их полного исчезновения в инфарктной зоне к 4—5-м суткам после лигирования левой передней нисходящей артерии. При этом отмечено, что Тц, находящимся на границе инфарктной зоны или в других областях миокарда, не удается мигрировать в зону повреждения. Возможно, с данным фактом связаны недостаточное восстановление и регенерация сердца в постинфарктном периоде. В работах данных исследователей приводятся доказательства того, что одновременная трансплантация сердечных Тц в центральную и пограничную зоны ИМ уменьшала размер инфаркта и улучшала функцию сердца. Можно полагать, что межклеточная сеть Тц с секретируемыми регуляторными факторами и микровезикулами является важным структурно-функциональным компонентом миокарда, обеспечивающим клеточный и тканевый гомеостаз.

В настоящее время получен ряд данных о снижении числа сердечных Тц у пациентов с различными заболеваниями сердца, приводящими к сердечной недостаточности (СН). M. Richter и соавт. [59] наблюдали уменьшение количества c-kit+ Тц в миокарде левого желудочка у пациентов с терминальной СН различной этиологии. Кроме того, авторы выявили дисбаланс между пролиферацией (Ki-67+) и апоптозом (TUNEL+) Тц в миокарде у пациентов с СН. V. Lionetti и соавт. [60] впервые показали, что в миокарде у пациентов с СН число Тц снижается за счет усиления апоптоза. Также в миокарде у таких пациентов отмечались существенные ультраструктурные дегенеративные изменения Тц в виде цитоплазматической вакуолизации и укорочения Тп. Патофизиологическое значение снижения Тц в миокарде у пациентов с СН в настоящее время до конца неясно. Можно предположить, что уменьшение числа Тц при заболеваниях сердца приводит к формированию аномальной трехмерной пространственной организации и нарушению межклеточной сигнализации в миокарде. Снижение числа Тц в миокарде у пациентов с СН также способствует ухудшению снабжения и поддержки ниш стволовых клеток, что может приводить к уменьшению их пула. Кроме того, Тц и КМЦ тесно взаимодействуют и, возможно, представляют собой «функциональный блок», опосредующий электрическое соединение КМЦ [56, 61]. Не исключено, что прогрессирующая потеря Тц в миокарде может быть причиной аритмий и нарушений в проводящей системе сердца при патологии [40, 56].

Таким образом, на основе изучения многочисленных фактов о новых интерстициальных клетках Тц в последние годы накопился материал, свидетельствующий о их значительной роли в поддержании структурного гомеостаза. Высказано предположение, что Тц с длинными цитоплазматическими отростками могут выступать, с одной стороны, в качестве клеток, обеспечивающих направление миграции других клеток, с другой — в качестве структурных единиц, способствующих правильной «сборке» ВМ и соответствующей пространственной организации тканей и органов. Формируется концепция о гистионной организации миокарда как хорошо объединенном сообществе клеток, прежде всего за счет трехмерной структурной сети Тц, достаточной для физической поддержки коммуникаций между разными типами клеток и координации их индивидуальной активности. Тем не менее следует отметить, что основная масса работ по изучению Тц основана главным образом на анализе морфологического аспекта, в то время как прямых доказательств, показывающих роль Тц при сердечно-сосудистых заболеваниях и при клеточной терапии, недостаточно. Не вызывает сомнений, что изучение Тц далеко от завершения. Будущее за углубленными исследованиями, необходимыми для уточнения биологических функций Тц в развитии и регенерации тканей. Разработка современных фармакологических и нефармакологических методов, направленных на увеличение количества сердечных Тц, будет новой терапевтической стратегией в лечении многих пациентов с заболеваниями сердца.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.